升降压变换器和升降压控制方法
【技术领域】
[0001]本发明有关一种升降压变换器和升降压控制方法，尤其涉及一种对输入电压进行升压或降压调整来获得所需的输出电压的升降压变换器和升降压控制方法。
【背景技术】
[0002]升降压变换器可用来产生一恒定的输出电压。升降压变换器的输入电压可高于、低于或等于输出电压，升降压变换器可工作于降压模式、升压模式及/或升降压模式。当输入电压高于输出电压时，升降压变换器被认为处于降压模式。当输入电压低于输出电压时，升降压变换器被认为处于升压模式。当输入电压大约与输出电压相同时，升降压变换器被认为处于升降压模式。升降压模式为升压模式和降压模式之间的过渡模式。
[0003]升降压变换器包括若干开关，通过调节开关的开断时间来调节输出电压。升降压变换器根据开关占空比产生调制信号来调节开关。升降压变换器包括误差控制器，误差控制器用来产生开关占空比。降压模式时，输出电压Vout=D*Vin，其中D为开关占空比，Vin为输入电压。升压模式时，输出电压Vout=I/(1-D)*Vin。降压模式下输出电压的表达式中，当输出电压等于输入电压时，开关占空比D为100%。升压模式下输出电压的表达式中，当输出电压等于输入电压时，开关占空比D为0%。如此在升压模式和降压模式之间过渡时，误差控制器产生的占空比从100%跳到0%或从0%跳到100%，因此一个误差控制器很难在模式过渡时平稳地控制输出电压。
[0004]因此，有必要提供一种升降压变换器和升降压控制方法来解决上面提及的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一个方面在于提供一种升降压变换器。该升降压变换器包括:升降压变换电路，包括若干开关；误差控制器，连接于所述升降压变换电路，并用来根据所述升降压变换电路的输出电压和参考电压之间的差值产生控制信号；及升降压模式控制器，连接于所述误差控制器，并用来根据所述控制信号产生开关占空比，所述控制信号包括至少三种情形:当DC超过阈值时，所述升降压模式控制器提供升压控制模式和降压控制模式的其中之一调节所述开关，其中DC为所述控制信号的一个值；当DC未超过且不等于阈值时，所述升降压模式控制器提供升压控制模式和降压控制模式的其中之另一模式调节所述开关；及当DC等于阈值时，所述升降压模式控制器提供升降压控制模式调节所述开关；其中，所述输出电压通过所述开关占空比进行调节。
[0006]本发明的另一个方面在于提供一种升降压控制方法。该升降压控制方法包括:根据升降压变换电路的输出电压和参考电压之间的差值产生控制信号；根据所述控制信号产生开关占空比，所述控制信号包括至少三种情形:当DC超过阈值时，提供升压控制模式和降压控制模式的其中之一进行开关调节，其中DC为所述控制信号的一个值；当DC未超过且不等于阈值时，提供升压控制模式和降压控制模式的其中之另一模式进行开关调节；及当DC等于阈值时，提供升降压控制模式进行开关调节；及通过所述开关占空比调节所述输出电压。
[0007]本发明的升降压变换器及升降压控制方法根据控制信号产生开关占空比，在控制信号的不同情形下分别以不同的控制模式调节开关，且根据开关占空比调节输出电压。
【附图说明】
[0008]通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:
[0009]图1所示为本发明升降压变换器的一个实施例的示意图；
[0010]图2至图4所示为图1所示的升降压变换器的比较信号、斜波和调制信号的一个实施例的波形图；
[0011]图5至图7所示为图1所示的升降压变换器的比较信号、斜波和调制信号的另一个实施例的波形图；
[0012]图8至图10所示为图1所示的升降压变换器的比较信号、斜波和调制信号的再一个实施例的波形图；
[0013]图11所示为本发明升降压变换器的升降压变换电路的另一个实施例的示意图；
[0014]图12至图14所示为图11所示的升降压变换电路的调制信号的一个实施例的波形图。
【具体实施方式】
[0015]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0016]图1所示为一个实施例的升降压变换器200的示意图。升降压变换器200包括升降压变换电路202、误差控制器204和升降压模式控制器206。升降压变换电路202包括若干开关S1-S4和电感L。电感L具有第一连接端108和第二连接端110。电感L可以是任意类型的电感元件或多个电感元件排列形成的电感组件。
[0017]开关S1-S4由电感L连接形成H桥电路。第一开关SI连接于电感L的第一连接端108和电源输入端112，用来使得电感L的第一连接端108可控制地连接于电源输入端112。输入电压Vin从电源输入端112输入。第二开关S2连接于电感L的第一连接端108并接地，用来使得电管L的第一连接端108可控制地接地。第三开关S3连接于电感L的第二连接端110并接地，用来使得电管L的第二连接端110可控制地接地。第四开关S4连接于电感L的第二连接端110和负载输出端114，用来使得电管L的第二连接端110可控制地连接于负载输出端114。输出电压Vout从负载输出端114输出，负载输出端114可接负载。
[0018]开关S1-S4可以为电开关。每一开关S1-S4可以包括一个或多个场效应管(FieldEffect Transistor, FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField Effect Transistor,M0SFET)、双极结晶体管(Bipolar Junct1n Transistor,BJT)、绝缘栅门极晶体管(Insulated Gate Bipolar Translator, IGBT)、二极管(D1de)等，或以上元件的任意组合。
[0019]本实施例中，升降压变换电路202还包括连接于负载输出端114和地之间的电容Co。电容Co用来滤波输出电压Vout。电容Co可以包括一个电容或多个电容组成的任意结构的可用来滤波输出电压Vout的电容组。也可附加地使用其他滤波元件。在一些实施例中，电源输入端112和地之间连接有电容(未图示)，用来滤波输入电压Vin。
[0020]误差控制器204连接于升降压变换电路202，并用来根据升降压变换电路204的输出电压Vout和参考电压Vref之间的差值产生控制信号。误差控制器204与负载输出端114连接，用来接收输出电压Vout。在一个实施例中，输出电压Vout通过电压除法器(未图示)产生反馈电压给误差控制器104，误差控制器104根据反馈电压和参考电压Vref的差值产生控制信号。参考电压Vref为期望获得的输出电压的值。
[0021]误差控制器204可以为数字电路、模拟电路或者两者的结合，误差控制204可以处理数字信号、模拟信号或者两者的结合。例如，在一实施例中，误差控制器204包括模数转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC),用来将输出电压Vout或其他模拟信号转换为数字信号；在一实施例中，误差控制器204包括数字或模拟误差放大器。误差控制器20